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工業鍋爐真空除氧器和熱力除氧器給水除氧節能減排經濟分析

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工業鍋爐真空除氧器和熱力除氧器給水除氧節能減排經濟分析

發布日期:2018-07-24 17:55 來源:http://www.fanqian360.com 點擊:


工業真空除氧(Oxygen)器和除氧器給水除氧節能減排經濟分析(Analyse)

      注解:上使用真空除氧器和除氧器及新型研發的旋膜式除氧器和除氧器或樹指除氧器等各節能減排經濟效益的分析,工業上使用天然水,自來水,軟化水, 脫鹽水作給水,設備(shèbèi)冷卻水,油田注水,溶解(solubility)氧腐蝕(釋義:指腐爛、消失、侵蝕等)問題比較突出.由于腐蝕是一個緩慢的過程,因而,有些企業對除氧不重視.另一方面, 由于缺少很好的除氧技術(Technology),我國50%的工業用水未配置除氧器, 致使工業設備,采油設備平均壽命縮短1/3,給企業和國家造成巨大的經濟損失。除氧器是鍋爐及供熱系統關鍵設備之一,如除氧器除氧能力差,將對鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設備的腐蝕造成的嚴重損失,引起的經濟損失將是除氧器造價的幾十或幾百倍,國家電力部因此對除氧器含氧量提出了部分標準,即大氣式除氧器給水含氧量應小于15цɡ/L,壓力式除氧器給水含氧量應小于7цɡ/L。
      國內使用的傳統除氧(Oxygen)技術有除氧器,解吸除氧器, 海綿鐵除氧器(過濾除氧), 真空除氧器,加藥除氧等.這些除氧技術都有一定局限性, 有的耗能高, 有的除氧后水中帶進對工業設備(shèbèi),采油設備有害的雜質,如海綿鐵除氧生成鐵膠體,沖洗鐵膠體水耗大,鐵膠體生成鐵垢影響傳熱,解吸除氧把溶氧轉化成溶解二氧化碳(C)造成對的二次腐蝕,加藥除氧污染水質,增加水中含鹽量,增加排污量,加快設備腐蝕等,使得傳統的除溶解氧方法很難在工業上普遍推廣.
      除氧技術基于化學(Chemistry)原理和物理化學原理,國際上,發達國家工業用水除氧,除了一些特殊場合保留除氧器和真空(zhēn kōng)除氧器(如海水除氧)外, 化學除氧技術采用氧化還原樹脂除氧, 物理化學除氧技術采用膜分離除氧。除氧器是鍋爐及供熱系統關鍵設備之一,如除氧器除氧能力差,將對鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設備的腐蝕造成的嚴重損失,引起的經濟損失將是除氧器造價的幾十或幾百倍,國家電力部因此對除氧器含氧量提出了部分標準,即大氣式除氧器給水含氧量應小于15цɡ/L,壓力式除氧器給水含氧量應小于7цɡ/L。除氧器廠家根據亨利定律可知 ,在封閉容器中,任何氣體同時存在于水面上 ,則氣體的溶解度與其自己的分壓力成正比 ,而且氣體的溶解度僅與其本身的分壓力有關。
      無氧(Oxygen)氣體(gases)為蒸氣就是除氧器, 無氧氣體為氮氣(Nitrogen)和二氧化碳(CO2)(C)混合氣體就是解吸除氧,如果把水上方空氣抽盡,僅留下水蒸汽 就是真空除氧.物理化學除氧技術關鍵就是創造快速達到平衡的技術.下面從定律(dìng lǜ)分析除氧器,解吸除氧器,真空除氧存在的問題.
 根據Fick第一擴散定律dm/dt=-DAdc/dx
式中:dm/dx, 表示水中溶解氧(dissolved oxygen)擴散到無氧氣體中速度
    D, 表示氧的擴散系數;
    A, 表示水與無氧(Oxygen)氣體接觸的面積;
    dc/dx, 表示氧的濃度梯度;
    負號表示氧(Oxygen)從高濃度向低濃度擴散;
      由Fick第一擴散定律可知, 要提高除氧速度dm/dt,必須增加接觸面積A,要把水變成水小珠,要充分霧化,這就增加除氧,真空除氧,解吸除氧動力消耗。增加氧的濃度梯度dc/dx, 也可加快除氧速度, 這就必須迅速除去進入無氧氣體中的氧,使無氧氣體中氧濃度盡量低,在除氧器運行中需要保證含氧蒸汽有一定排放量(5%-10%),才能確保除氧器輸出水中殘余氧濃度達標。蒸汽排放增加了熱量損失和水損失.解吸除氧器運行分二步進行,第一步解吸過程,把溶解氧(dissolved oxygen)充分解吸出來進入氣相,第二步氧化還原反應,解吸出來進入氣相(氮氣(Nitrogen)和二氧化碳(C)混合氣體)中的氧需迅速被碳還原生成二氧化碳,為加快解吸過程,除氧泵要有足夠大的功率,為加快氧化還原反應速度,應增加碳與氧接觸面積和提高反應溫度。改進后的生產(Produce)的解吸除氧器用碳分子篩替代木炭,與碳比,碳分子篩由于具有很大的比表面, 能提高與氧反應的速度, 但碳分子篩價格高,增加了脫氧(降低氧含量)成本,為進一步提高與氧反應的速度,碳與氧反器的溫度必須大于300℃(用木炭的反應器溫度必須高于600℃)。這樣解吸除氧器電爐功率要足夠的大, 解吸和氧化二步導致解吸除氧電耗居高不下. 在真空除氧中首先要把水噴淋成小水珠霧化因此噴淋泵要有足夠大功率(High-power),其次,保持一定真空度, 真空泵需要有足夠大的排氣量, 迅速排出水中釋放出的氧, 負壓水變成正壓水又需加壓泵輸出脫氧水, 因而, 生產的真空除氧器電耗2度/t以上, 電耗難以進一步降低.
      通過以上分析, 利用物理化學原理的傳統除氧技術(Technology),能耗高,排放量大, 國際上發達國家己采用膜分離除氧技術. 膜除氧技術是一種高新技術.高新除氧技術與傳統除氧技術每噸水除氧成本(Cost)、能耗、水耗、物耗、廢水廢汽排放及節能減排特點等列于表
  1. 采用氧(Oxygen)化還原樹脂除氧技術(Technology)替代傳統除氧技術節能節排經濟分析列于表2.

     

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